¿Circuito para un potenciómetro de ajuste grueso y fino?

Esto es mejor ..

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Las ventajas son:

• Baja sensibilidad a la tolerancia de la maceta y al tempco (puede usar precisión resistencias para R2 / R3)
• Rango de ajuste fino bastante lineal y casi constante en mV
• Muy constante (+/- 0.5%) y impedancia de salida predecible (mínimo 9.09K máximo 9.195)
• Baja sensibilidad al CRV (variación de resistencia de contacto) de las macetas (1% de CRV en R1 da como resultado una variación de 0.05%).

Este circuito extrae aproximadamente 20 mA del riel de 5V. Si eso es un problema, puede aumentar R4 10: 1, aumentar tanto R4 como R1 en otro 10: 1 a expensas de un poco de rendimiento o escalar todo el valor a expensas de la impedancia de salida.

Su circuito # 1 tiene una impedancia de salida de 0 ohms a 27.5K, dependiendo de la configuración del potenciómetro.

Fino y grueso solo lo lleva a un punto, también podría considerar un divisor de voltaje conmutado para el ajuste "grueso". Esperar que el ajuste "grueso" para mantenerse estable dentro del 0.2% puede ser demasiado para preguntar a menos que sea un potenciómetro muy bueno.

Tenga en cuenta que su olla plástica conductora no especifica un coeficiente de temperatura en absoluto, porque las ollas plásticas conductoras son generalmente horribles, tal vez +/- 1000 ppm / ° C, por lo que usarlas como un reóstato en lugar de un divisor de voltaje no es una gran idea Has reducido eso en 5: 1 por la proporción de las ollas, pero sigue siendo bastante malo. El circuito que presenté normalmente sería aproximadamente 5 veces mejor con resistencias decentes para R2 / R3 porque los potes se usan únicamente como divisores de voltaje.

Editar: como una buena aproximación para R4 < < R3 y R1 < < R2 (puede hacer los cálculos exactos en Matlab teniendo en cuenta las resistencias del recipiente si lo desea), el voltaje de salida es:

\ $ V_ {OUT} = 5.0 (\ frac {\ alpha \ cdot 9.09K} {10K} + \ frac {\ beta \ cdot 9.09K} {100K}) \ $

Donde 0 \ $ \ le \ alpha \ le 1 \ $ es la posición de R1 y 0 \ $ \ le \ beta \ le 1 \ $ es la posición de R4

Entonces, el rango de R1 es 4.545V y el rango de R4 es 0.4545V. Si centras ambas ollas obtienes 2.500V. Si puede establecer R4 en 1% de la escala completa (razonable), eso es resolución de 4.5 mV.

+1 para Spehro Pefhany. Ese es un circuito muy elegante. En cuanto a cómo funciona, así es como lo veo:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

La asimetría del divisor de voltaje (asimétrico porque R3 > R2) hace que una de las macetas sea basta y la otra multa. Porque R2 < R3, la tensión de salida será principalmente una función de V1, con V4 capaz de hacer ajustes precisos.

La advertencia aquí es, por supuesto, que la impedancia de salida de los potes cambia con la posición del limpiador, por lo que la aplicación del teorema de Thévenin en el primer paso en realidad solo es correcta cuando los potes están en sus puntos medios, ya que el potenciómetro se mueve. a ambos extremos la impedancia de salida se acerca a 0. Sin embargo, dado que R2 y R3 son mucho más grandes que cualquiera de los potes, esta variabilidad es relativamente insignificante, tanto en términos de no linealidad como de variación en la impedancia de salida del circuito en general.

Tiene el enfoque correcto, y sus números probablemente sean buenos dentro de un factor de 5 o menos. Para una olla de elemento plástico, la resolución del 1% parece razonable, aunque depende de los detalles de la construcción. Para las ollas a las que se vincula, el problema es que la longitud del brazo desde el eje hasta el contacto del elemento es bastante pequeña, y el rodamiento es lo más barato posible, por lo que puede haber cierta inclinación exactamente donde ocurre el contacto del elemento. Esto probablemente aparece como un aumento de la histéresis (la resistencia en x grados cuando se gira en el sentido de las agujas del reloj es diferente de la resistencia cuando se gira en el sentido contrario a las agujas del reloj).

Tenga en cuenta que la resolución es peor para las ollas bobinadas, ya que el contacto se salta por el exterior de una larga hélice de alambre, por lo que obtiene un efecto de escalones con un tamaño de paso fijo.

Hay básicamente 3 enfoques para obtener una mejor resolución de un bote. Primero, vaya a un elemento más suave, con un tamaño de grano interno más pequeño. El plástico conductor es el mejor, y las ollas que vinculas para usar esto. Segundo, haz la olla más grande. Esto permite un control más preciso de dónde se encuentra el contacto exactamente con el elemento, aunque también requiere más precisión en el cojinete y el diseño del brazo del limpiaparabrisas para evitar que se doble mientras se mueve. Finalmente, puedes ir a botes de varias vueltas, siendo las unidades de 10 turnos la norma, aunque he encontrado modelos de 5 y 20 turnos. En este enfoque, el elemento resistivo forma una espiral de n vueltas, y el brazo de contacto se desplaza verticalmente a lo largo del eje del eje según sea necesario. Con un elemento resistivo más largo, es posible una colocación más precisa del limpiador y, por lo tanto, una mejor resolución.

En cuanto a su análisis, es correcto. La cantidad de no linealidad está directamente relacionada con la relación de las dos resistencias. Una relación mayor proporciona una mejor linealidad (aunque esto reduce el rango del ajuste fino y requiere que el ajuste aproximado sea más preciso).

Finalmente, si exiges una linealidad última (y probablemente irrazonable), no agruparás las macetas en absoluto. Conecta sus extremos en paralelo, y alimenta cada limpiaparabrisas a un amplificador con una ganancia diferente, luego suma los dos resultados en un amplificador final.

Lo he hecho con dos potes en serie, cada uno cableado como R variable (un extremo para limpiar), con un opamp en la salida, a veces la variable R está en una etapa de ganancia. (¡Pero me gusta el circuito de Spehro! Otra ventaja que olvidó mencionar, ~ impedancia de entrada constante).